導(dǎo)讀： 激光器在切割過程中，切割頭與工件的距離以及噴嘴與工件表面的垂直度是兩個極其重要的因素。直接影響加工質(zhì)量，所以為了提高切割質(zhì)量，減少廢品的產(chǎn)生，需要在切割頭上安裝一些專門的傳感器以保證其能產(chǎn)生穩(wěn)定一致的切割質(zhì)量，并能夠增加過程安全性。
激光器在切割過程中，切割頭與工件的距離以及噴嘴與工件表面的垂直度是兩個極其重要的因素。直接影響加工質(zhì)量，所以為了提高切割質(zhì)量，減少廢品的產(chǎn)生，需要在切割頭上安裝一些專門的傳感器以保證其能產(chǎn)生穩(wěn)定一致的切割質(zhì)量，并能夠增加過程安全性。
位移測量是一種最基本的測量工作，按照傳感器是否與被測工件接觸，位移傳感器可分為接觸式和非接觸式兩種類型，比較起接觸式傳感器，非接觸式傳感器在保證高分辨率的同時，具有動態(tài)響應(yīng)速度快，滯后誤差低，甚至為零。
非接觸式傳感器，有時稱接近覺傳感器（proximitysensor），最早的應(yīng)用當(dāng)屬接近開關(guān)，即被檢測物體與敏感探頭接近到一定距離時，給出開關(guān)信號，目前的接近覺傳感器已經(jīng)發(fā)展到不僅可以探測物體的有無，而且可以給出物體距離敏感探頭的距離，并可提供關(guān)于工件外形和空間位置的信息，因為它可以用于對移動物體的位移進(jìn)行測量，所以這類傳感器也稱為非接觸式位移傳感器，常用位移傳感器有磁滯伸縮位移傳感器，電渦流式位移傳感器，電容式位移傳感器，電感器位移傳感器等。
由各種傳感器的原理可知，電容傳感器靈敏度高，具有以下特點：
1.結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，易于制造，易于保證高的精度，可以做成小尺寸傳感器，以實現(xiàn)特殊測量，能工作在高低溫，強輻射及強磁場等惡劣環(huán)境中，可以承受高壓力，高沖擊，過載等。
2.動態(tài)響應(yīng)好，由于極板間的靜電引力很小，需要的作用能量極小，又其可動部分可以做的很小很薄，因此其固有頻率很高動態(tài)響應(yīng)時間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特別適合動態(tài)測量。
3.較大的相對變化量只受線性區(qū)限制，其值可達(dá)到百分之百或更大，可以保證傳感器的分辨率和測量范圍。
4.發(fā)熱小，自身溫度系數(shù)小，由于電容傳感器的電容值于電極材料無關(guān)，可以選擇溫度系數(shù)低的材料，在外界溫度穩(wěn)定的情況下，可以保證好的穩(wěn)定性
綜上所述，可見這些優(yōu)點十分適合激光加工，對于激光切割頭來說，采用電容式移位傳感器最為合適。
電容傳感器的結(jié)構(gòu)分析
激光器用位移式電容傳感器與噴嘴體復(fù)合，傳感器由內(nèi)外兩個不同金屬錐形殼套在一起組成，內(nèi)外殼層中間為陶瓷絕緣介質(zhì)，外殼層選擇接地且與內(nèi)層絕緣，傳感器工作時起屏蔽作用，錐形尖端一側(cè)內(nèi)殼層下部連接一環(huán)形金屬片切與外層絕緣，此環(huán)形金屬片于金屬工件即構(gòu)成一個電容傳感器的兩個極板，從內(nèi)殼層中引出一通道于信號采集系統(tǒng)相連接傳感器工作時依次通過此通道，金屬內(nèi)可層使發(fā)射極板（環(huán)形金屬片）帶電，整個探頭上端于激光加工機連接，工作時激光束通過內(nèi)層金屬殼穿出在激光切割過程中，噴嘴到工件的距離間隙變化對切割質(zhì)量有很大影響，如果距離太小，巨大的反沖壓力會作用在透鏡上，致使透鏡被溶渣微粒撞擊或附著，造成透鏡損壞，另外噴嘴端部非常容易受到溶渣的侵蝕，影響噴嘴孔的圓度，破壞切割方向的勻稱性，，過小的工作間距將使氣流以過膨脹的超音速流動，噴嘴間隙處容易產(chǎn)生激波，間距變小時，激波發(fā)生區(qū)域向噴嘴外徑方向擴大，氣體壓力會波動，壓力的非勻稱性將使氣體密度發(fā)生變化，形成密度梯度場，氣體密度變化隨氣體壓力增高所覆蓋的面積增大，其強度也隨壓力增加而增大，而噴嘴間隙過大時，會使氣體噴嘴離工件太遠(yuǎn)，噴嘴間隙中的氣壓將減小，導(dǎo)致工件表面過熱，熔融區(qū)加大，切縫加寬。
